3.3离心现象 达标作业（word解析版）

2021-2022学年鲁科版（2019）必修第二册
3.3离心现象 达标作业（解析版）
1．下列有关生活中的圆周运动实例分析，其中说法正确的是（ ）
A．在铁路的转弯处，通常要求外轨比内轨高，目的是减轻轮缘与外轨的挤压
B．汽车通过凹形桥的最低点时，车对桥的压力小于汽车的重力
C．宇航员在环绕地球做匀速圆周运动的飞行器中处于完全失重状态，不受重力作用
D．洗衣机脱水原理是水滴受到的离心力大于它受到的向心力，故沿切线方向甩出
2．如图所示，洗衣机脱水筒在转动时，衣服贴靠在匀速转动的圆筒内壁上而不掉下来，则衣服(　　)
A．受到重力、弹力、静摩擦力和离心力四个力的作用
B．所需的向心力由摩擦力提供
C．所需的向心力由弹力提供
D．转速越快，弹力越大，摩擦力也越大
3．下列有关生活中的圆周运动实例分析，说法正确的是（　　）
A．汽车通过凹形桥的最低点时，车对桥的压力小于汽车的重力
B．在铁路的转弯处，通常要求内轨比外轨高，目的是减轻轮缘与外轨的挤压
C．杂技演员表演“水流星”通过最高点时，水对桶底的作用力可能为零
D．洗衣机脱水桶的脱水原理是利用了失重现象
4．短道速滑，是我国运动员的优势项目比赛中，运动员通过弯道时如果不能很好地控制速度，将会发生侧滑而离开赛道用圆弧虚线Ob代表弯道，Oa表示运动员在O点的速度方向如图，将运动员视为质点，下列说法正确的是
A．发生侧滑是因为运动员受到的合力方向背离圆心
B．发生侧滑是因为运动员受到的合力大于所需的向心力
C．若在O点发生侧滑，则滑动方向在Oa右侧
D．若在O点发生侧滑，则滑动方向在Oa与Ob之间
5．关于离心运动，下列说法中正确的是（　　）
A．物体突然受到向心力的作用，将做离心运动
B．做匀速圆周运动的物体，在外界提供的向心力突然变大时将做离心运动
C．做匀速圆周运动的物体，只要向心力的数值发生变化，就将做离心运动
D．做匀速圆周运动的物体，当外界提供的向心力突然消失或变小时将做离心运动
6．关于洗衣机脱水桶的有关问题,下列说法中正确的是( )
A．如果衣服上的水太多,脱水桶就不能进行脱水
B．脱水桶工作时衣服上的水做离心运动,衣服并不做离心运动
C．脱水桶工作时桶内衣服也会做离心运动,所以脱水桶停止工作时,衣服紧贴在桶壁上
D．白色衣服染上红墨水时,也可以通过脱水桶将红墨水去掉,使衣服恢复白色
7．现在流行在自行车的气门上装“风火轮”，它的主要元件是由七彩的LED灯与纽扣电池，以及内部的感应装置开关组成。某兴趣小组自己设计了一个“简易风火轮”，风火轮的感应装置内部结构如图乙所示，由一块重物套在一根光滑的杆上，当车轮达到一定转速时，重物上的触点与固定在端的触点接触后就会被点亮。下列说法正确的是（　　）
A．感应装置的端离车轮轴心更近
B．车速缓慢增加的过程中，风火轮转至最高点时先亮
C．感应装置的原理是利用重物离心现象，使触点接触而点亮风火轮
D．若要在较低的转速能点亮，则可以减少重物质量或增大弹簧劲度系数
8．如图所示，光滑水平面上，小球m在拉力F的作用下做匀速圆周运动。若小球运动到P点时，拉力F发生变化，下列关于小球运动情况的说法不正确的是（　　）
A．若拉力突然消失，小球将沿轨迹做离心运动
B．若拉力突然变小，小球可能沿轨迹做离心运动
C．若拉力突然变小，小球可能沿轨迹做离心运动
D．若拉力突然变大，小球可能沿轨迹做向心运动
9．如图所示，下列有关生活中的圆周运动实例分析，其中说法错误的是（　　）
A．汽车通过凹形桥的最低点时，汽车对桥的压力大于汽车的重力
B．在铁路的转弯处，通常要求外轨比内轨高，目的是让火车以设计速度行驶时，轮缘与轨道间无挤压
C．杂技演员表演“水流星”，当“水流星”通过最高点时处于失重状态
D．脱水桶的原理是水滴受到的离心力大于它受到的向心力，从而沿切线方向甩出
10．如图所示，水平地面上放置一滚筒洗衣机，滚筒的内径为40cm，滚筒壁上有漏水孔；洗衣机脱水时，滚筒绕水平转动轴转动。某次脱水过程中毛毯紧贴筒壁，与滚筒一起做匀速圆周运动，下列说法正确的是（　　）
A．毛毯在滚筒最高点的速度约为2m/s
B．毛毯在滚筒最高点时处于超重状态
C．毛毯上的水在滚筒最低点时更容易被甩出
D．毛毯上的水因为受到的向心力太大而被甩出
11．如图，铁路转弯处外轨应略高于内轨，火车必须按规定的速度行驶，则转弯时（　　）
A．火车所需向心力沿水平方向指向弯道外侧
B．弯道半径越大，火车所需向心力越大
C．火车的速度若小于规定速度，火车将做离心运动
D．火车若要提速行驶，弯道的坡度应适当增大
12．如图所示，粗糙水平圆盘上，质量相等的A、B两物块叠放在一起，随圆盘一起做匀速圆周运动，则下列说法正确的是（ ）
A．A对B的摩擦力指向圆心
B．B运动所需的向心力大于A运动所需的向心力
C．盘对B的摩擦力是B对A的摩擦力的2倍
D．若逐渐增大圆盘的转速（A、B两物块仍相对盘静止），盘对B的摩擦力始终指向圆心且不断增大
13．下列哪些措施是为了防止物体产生离心运动
A．高速公路上的汽车要限制速度
B．洗衣机脱水时，脱水筒高速旋转
C．转速很高的砂轮半径不能做得太大
D．在修筑铁路时，转弯处轨道的内轨低于外轨
14．下列关于离心运动理解正确的是（　　）
A．物体做离心运动是因为受到了背离圆心的离心力
B．离心运动的本质是惯性的表现
C．洗衣机脱水是利用离心运动把附着在物体上的水分甩掉
D．在合力不足以提供所需向心力时，物体一定沿曲线的切线飞出
15．防疫抗疫，万众一心，上海某企业无偿捐赠多台医用离心机至武汉地区。利用离心机的旋转可使混合液中的悬浮微粒快速沉淀。如图为某离心机工作时的局部图，分离过程中，下列说法正确的是（　　）
A．混合液不同部分做离心运动是由于受到离心力的作用
B．混合液不同部分的线速度相同
C．混合液不同部分的角速度相同
D．混合液底层1部分的向心加速度大小比上层2部分大
16．某游戏设施部分水平轨道如图所示，由两个半圆形和组成的细圆管轨道固定在水平桌面上（圆半径比细管内径大得多），轨道内壁光滑。已知部分的半径部分的半径。弹射装置将一质量的小球（可视为质点）以水平初速度从A点沿切线弹入轨道，小球从C点离开轨道进入下一部分，不计空气阻力，取。求：
（1）小球经过B点前后的向心加速度分别为多大？
（2）小球经过A点时，细圆管对小球的作用力大小。
17．如图所示，AB为竖直转轴，细绳AC 和BC 的结点C系一质量为m的小球，两绳能承担的最大拉力均为2mg。当AC和BC均拉直时，，。ABC能绕竖直轴AB匀速转动，因而C球在水平面内做匀速圆周运动。当小球的线速度增大时，两绳均会被拉断，求：
(1)哪根绳最先被拉断，被拉断时的线速度v1；
(2)另一根绳被拉断时的速度v2。（已知，，）
参考答案
1．A
【详解】
A．在铁路的转弯处，通常要求外轨比内轨高，当火车按照规定速度转弯时，有重力和支持力提供向心力，从而减轻轮缘与外轨的挤压，A正确；
B．汽车通过凹形桥的最低点时，有向上的向心加速度，汽车超重，车对桥的压力大于汽车的重力，B错误；
C．宇航员在环绕地球做匀速圆周运动的飞行器中处于完全失重状态，仍然受重力作用，C错误；
D．洗衣机脱水原理是水滴受到的合力小于所需的向心力，故沿切线方向甩出，D错误。
故选A。
2．C
【详解】
衣服在脱水桶里转动时受到重力、支持力和静摩擦力，支持力提供向心力；支持力属于弹力，故选C.
3．C
【详解】
A．汽车通过凹形桥的最低点时
支持力大于重力，根据牛顿第三定律可知，车对桥的压力大于汽车的重力，选项A错误；
B．在铁路的转弯处，通常要求外轨比内轨高，当火车按规定速度转弯时，由重力和支持力的合力完全提供向心力，从而减轻轮缘对外轨的挤压，选项B错误；
C．杂技演员表演“水流星”时，当“水流星”通过最高点时，若满足
即
则此时水对桶底的作用力为零，选项C正确；
D．洗衣机脱水桶的脱水原理是利用了离心现象，选项D错误。
故选C。
4．D
【详解】
AB．发生侧滑原因是赛道对运动员的摩擦力小于需要的向心力，不是因为运动员受到的合力方向背离圆心，选项AB错误．
CD．侧滑时是会沿半径方向有远离圆心的运动分量，若此时摩擦力消失，运动员会沿Oa的方向运动，此时还会受到大致沿半径方向上的摩擦力作用，所以若在O点发生侧滑，则滑动方向在Oa与Ob之间，选项C错误，D正确．
故选D．
5．D
【详解】
A、所有远离圆心的运动都是离心运动，只要合力小于需要的向心力即可，不一定为零，故A错误；
B、做匀速圆周运动的物体，在外界提供的向心力突然变大时做向心运动，故B错误；
C、做匀速圆周运动的物体，只要向心力的数值发生变化就会偏离圆轨道，但可能是向心运动，故C错误；
D、做匀速圆周运动的物体，当外界提供的向心力突然消失或数值变小时将做离心运动，故D正确．
点睛：做圆周运动的物体，在受到指向圆心的合外力突然消失，或者不足以提供圆周运动所需的向心力的情况下，就做逐渐远离圆心的运动，这种运动叫做离心运动．所有远离圆心的运动都是离心运动，但不一定沿切线方向飞出，做匀速圆周运动的物体，当它所受的一切力都消失时，它将沿切线做直线运动．
6．C
【详解】
A、水滴依附的附着力是一定的，当水滴因做圆周运动所需的向心力大于该附着力时，水滴被甩掉，衣服上的水量不影响进行脱水，故A错误；
B、脱水桶工作时衣服上连同衣服上的水一起做离心运动，但衣服受到桶壁的阻碍而贴在桶壁上，水则离开衣服，故B错误， C正确；
D、白色衣服染上红墨水，墨水分子进入衣物分子内部，不能通过脱水桶红墨水去掉使衣服恢复白色，故D错误．
点睛：此题要理解匀速圆周运动的向心力的来源、向心力的大小因素、做离心运动的条件．
7．C
【详解】
A．当车轮达到一定转速时，重物上的触点与固定在端的触点接触后就会被点亮，则速度越大需要的向心力越大，触点N越容易与M点接触，所以感应装置的端离车轮轴心更近，A错误；
B．车速缓慢增加的过程中，风火轮转至最高点时，弹力最小，在最低点时弹力最大，所以风火轮转至最低点时先亮，B错误；
C．感应装置的原理是利用重物的离心现象，使触点接触而点亮风火轮，C正确；
D．转速较小时，向心力较小，则可以增加重物质量或减小弹簧的劲度系数，增大转动半径，从而点亮风火轮，D错误；
故选C。
8．B
【详解】
A．若拉力突然消失，小球做离心运动，因为水平方向不受力，将沿Pa轨迹运动，故A正确，不符合题意；
BC．若拉力突然变小，拉力不够提供向心力，做半径变大的离心运动，即可能沿轨迹Pb做离心运动，故B错误，符合题意，C正确，不符合题意；
D．若拉力突然变大，则拉力大于向心力，可能沿轨迹做向心运动，故D正确，不符合题意。
故选B。
9．D
【详解】
A．汽车通过凹形桥最低点时，具有向上的加速度向心加速度，处于超重状态，故对桥的压力大于重力，故A正确，不符合题意；
B．在铁路的转弯处，通常要求外轨比内轨高，当火车按规定速度转弯时，恰好由重力和支持力的合力完全提供向心力，此时轮缘与轨道间无挤压，故B正确，不符合题意；
C．水流星在最高点时合外力竖直向下，加速度竖直向下，处于失重状态，故C正确，不符合题意；
D．离心力与向心力并非物体实际受力，脱水桶的原理是衣服对水的吸附力小于水做圆周运动所需要的向心力，因此产生离心现象，故D错误，符合题意。
故选D。
10．C
【详解】
A．毛毯恰好能过最高点时，重力恰好能够提供向心力
代入数据解得速度为
但脱水时线速度远大于，选项A错误；
B．毛毯在滚筒最高点时加速度指向圆心，即加速度竖直向下，处于失重状态，选项B错误；
C．根据牛顿第二定律，在最低点
在最高点
则
说明水在最低点需要更大的支持力，如果水的附着力不够，就容易被甩出，选项C正确；
D．毛毯上的水是因为和毛毯之间的附着力不足以提供向心力而被甩出，选项D错误。
故选C。
11．D
【详解】
A．火车所需向心力沿水平方向指向弯道内侧，所以A错误；
B．根据 可知，弯道半径越大，火车所需向心力越小，所以B错误；
C．火车的速度若大于规定速度，火车将做离心运动，所以C错误；
D．根据向心力的来源可知
则火车若要提速行驶，弯道的坡度应适当增大，所以D正确；
故选D。
12．C
【详解】
A．两物体随圆盘转动，都有沿半径向外的滑动趋势，受力分析如图
则所受静摩擦力均沿半径指向圆心，由牛顿第三定理可知A对B的静摩擦力沿半径向外，故A错误；
B．两物体随圆盘转动，角速度相同为，运动半径为，则两物体转动所需的向心力均为，即B运动所需的向心力等于A运动所需的向心力，故B错误；
C．对整体由牛顿第二定律可知
对A由牛顿第二定律得
则盘对B的摩擦力是B对A的摩擦力的2倍，故C正确；
D．在增大圆盘转速的瞬间，两物体有沿半径向外的趋势和沿切线向后的趋势，则此时静摩擦力方向在径向和切向之间，与线速度成锐角，径向分力继续提供向心力，切向分力提供切向加速度使线速度增大，从而保证滑块继续跟着圆盘转动，而物体随转盘一起转时静摩擦力又恢复成沿半径方向提供向心力，故增大圆盘转速，盘对B的摩擦力大小不断增大，但方向不是始终指向圆心，故D错误。
故选C。
13．ACD
【解析】
因为F向心=m，所以速度越快所需的向心力就越大，汽车转弯时要限制速度，来减小汽车所需的向心力，防止离心运动，故A正确．洗衣机脱水工作就是应用了水的离心运动，故B错误；转速很高的砂轮所需的向心力就大，转速很高的砂轮半径做得太大，就会出现砂轮承受不了巨大的力而断裂，出现离心运动．所以砂轮要做的小一些．故C正确．在修筑铁路时，转弯处轨道的内轨要低于外轨，可以让支持力提供更多的向心力，防止火车产生离心运动．故D正确；故选ACD．
点睛：做圆周运动的物体，在受到指向圆心的合外力突然消失，或者不足以提供圆周运动所需的向心力的情况下，就做逐渐远离圆心的运动，这种运动叫做离心运动．所有远离圆心的运动都是离心运动，但不一定沿切线方向飞出．
14．BC
【详解】
A.物体做离心运动是因为所受合力不足以提供其做圆周运动的向心力，物体并没有受到背离圆心的离心力，故A错误；
B.做圆周运动的物体，由于惯性，总有沿着切线方向飞出去的倾向，但在向心力的作用下使之能够继续绕圆心运动，一旦物体所受合力不足以提供所需的向心力时，物体就会逐渐远离圆心，因此离心运动的本质是惯性的表现，故B正确；
C.洗衣机脱水是利用离心运动把附着在物体上的水分甩掉，故C正确；
D.只有当向心力突然消失，即物体所受合力在指向圆心方向的分力突变为零时，物体才会沿曲线的切线飞出，若合力只是不足以提供所需的向心力时，物体不会沿切线飞出，而是做离心运动，故D错误。
故选BC。
15．CD
【详解】
A．混合液不同部分做离心运动是因为外力不足以提供向心力而造成的，不是因为离心力的作用；故A错误；
BC．混合液不同部分的角速度相同，根据
v=ωr
因为半径不同，则线速度不相同，选项B错误，C正确；
D．根据
a=ω2r
可知，角速度相同，混合液底层1部分的转动半径比上层2部分大，可知混合液底层1部分的向心加速度大小比上层2部分大，选项D正确。
故选CD。
16．（1）40m/s2，80m/s2；（2）
【详解】
（1）轨道内壁光滑，AB两点处的动能大小相同，速度大小相同，过B点前向心加速度为
过B点后向心加速度为
（2）小球经过A点时，细圆管对小球提供竖直方向的支持力和水平方向向心力，则
细圆管对小球的合力为
17．(1)BC先断，；(2)
【详解】
(1)当绳子拉直时，线速度再增大时，不变，而增大，所以BC绳先断，当时，根据向心力公式得
解得
(2)当BC线断后，小球线速度继续增大，当时，AC也断。设此时AC线与竖直方向夹角，则有
代入数据解得
，